EAiC materiały wykładowe 5(full permission)

background image

1

Podstawy techniki cyfrowej

Stany logiczne i operacje arytmetyczno-logiczne (I)

Wprowadzenie

Elektronika cyfrowa (technika cyfrowa) zajmuje siê realizacj¹
bêd¹cych odzwierciedleniem wartoœci ró¿nych wielkoœci fizycznych. Taki sposób
wyra¿ania wartoœci tych¿e wielkoœci jest znacznie bardziej powtarzalny i, na ogó³,
obarczony mniejszym b³êdem ni¿ przy przetwarzaniu analogowym.

Podstawowymi operacjami matematycznymi s³u¿¹cymi przetwarzaniu sygna³ów na drodze
cyfrowej s¹ operacje arytmetyczne -

. Elektronika cyfrowa

do realizacji swych zadañ pos³uguje siê

. Systemy te

projektowane s¹, w szczególnoœci, na bazie matematycznej

zajmuj¹cej siê

mi.in. algebr¹ Boole'a, metodami syntezy uk³adów kombinacyjnych oraz metodami syntezy
synchronicznych uk³adów sekwencyjnych.

We wspó³czesnych systemach cyfrowych stosuje siê praktycznie wy³¹cznie binarny system
liczbowy, gdzie elementarnym noœnikiem informacji jest

, który mo¿e przyj¹æ 2

wartoœci (stany) - rys. 1:

w uk³adach cyfrowych z

- reprezentowana jest przez

nisk¹, a

tzw.

wartoϾ

wartoϾ

przez wysok¹ wartoœæ napiêcia;

w uk³adach cyfrowych z tzw.

wartoϾ

- reprezentowana jest przez

wysok¹, a wartoœæ

przez nisk¹ wartoœæ napiêcia.

operacji na liczbach

dodawania (odejmowania) i mno¿enia

uk³adami lub systemami cyfrowymi

teorii automatów

jeden bit

"0" bitu

logik¹ dodatni¹

"1" bitu

logik¹ ujemn¹

"0" bitu

"1" bitu

Rys. 1. Stany logiczne w uk³adzie cyfrowym pracuj¹cym z logik¹ dodatni¹

u

Z

u

"1"

H

L

u

"0"

t

T

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

2

Podstawy techniki cyfrowej

Uk³ady cyfrowe pracuj¹

, co oznacza, ¿e elementy aktywne (przyrz¹dy pó³przewodnikowe

- g³ównie tranzystory oraz diody) u¿yte do ich realizacji pracuj¹ jako prze³¹czniki (klucze). Oznacza to,
¿e napiêcie kolektora mo¿e byæ wysokie (zbli¿one do napiêcia zasilania) lub niskie (zbli¿one do 0).

Reprezentacja liczb w systemie binarnym:

2

2

2 2

liczba N-bitowa:

gdzie: b 0 lub b =1.

Operacje realizowane w oparciu o systemy cyfrowe:

Wartoœci napiêæ zwi¹zane ze stanami logicznymi s¹ pochodn¹ technologii w jakiej realizowane
s¹ uk³ady cyfrowe (np. TTL - Transistor-Transistor Logic, LVTTL - Low Voltage TTL, CMOS itd.).

Operacje matematyczne na liczbach binarnych

- arytmetyczne:

waga pozycji ->

N-1

N-2

1

0

b

b

… b b

N-1

N-2

1

0

i

=

i

Ogólnie - za pomoc¹ liczby N-bitowej (ci¹gu bitów zapisanych 0-1 na N-polach) - wyraziæ

mo¿na 2 kombinacji 0-1 (np. 2 ró¿nych liczb).

N

N

dwustanowo

dodawanie (odejmowanie), mno¿enie

2

7
=
9

+

liczby 4-bitowe bez znaku

0 0 1 0

0 1 1 1

1 0 0 1

2

7

-

2
+
(-7)
=
-5

liczby 4-bitowe ze znakiem

liczby 4-bitowe ze znakiem

bit znaku:
"0"- liczba dodatnia,
"1"-liczba ujemna

0 0 1 0

0 1 1 1

0 0 1 0

1 0 0 1

1 0 1 1

U2

2

7

=
14

x

liczby 4-bitowe bez znaku

0 0 1 0

0 1 1 1

0 0 1 0

0 0 1 0

0 0 1 0

0 0 0 0

0 0 0 1 1 1 0

Stany logiczne i operacje arytmetyczno-logiczne (II)

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

3

Podstawy techniki cyfrowej

Stany logiczne i operacje arytmetyczno-logiczne (III)

Ogólnie:

• wynik dodawania 2 liczb N-bitowych reprezentowany

na N+1 pozycjach

– sposób minimalizacji funkcji boolowskich. Zosta³ odkryty w 1950 roku przez Maurice

Karnaugha. W ogólnym przypadku znalezienie formu³y minimalnej dla zadanej funkcji boolowskiej jest bardzo
skomplikowanym problemem. Jednak jeœli funkcja ma ma³¹ liczbê zmiennych (do szeœciu) i zostanie zapisana w
specjalnej tablicy zwanej

, wówczas znalezienie minimalnej formu³y odbywa siê na drodze

intuicyjnej. W celu minimalizacji funkcji o wiêkszej liczbie wejœæ stosuje siê

.

jest

• wynik mno¿enia 2 liczb N-bitowych reprezentowany jest na 2N pozycjach

W³aœciwoœæ ta mo¿e powodowaæ wyst¹pienie tzw.

w uk³adzie cyfrowym, które z kolei mo¿e byæ

przyczyn¹ b³êdów !

przepe³nienia

Ka¿d¹ z³o¿on¹ funkcjê logiczn¹ (tzw.

) mo¿na przedstawiæ za pomoc¹

operacji logicznych: sumy, iloczynu i negacji ale wymaga to u¿ycia tych trzech rodzajów funktorów
logicznych !. Stosuje siê w tym celu ró¿ne

funkcji prze³¹czaj¹cych.

Uk³ady cyfrowe realizuj¹ce elementarne operacje matematyczne buduje siê z podstawowych
struktur cyfrowych tzw.

. W oparciu o bramki logiczne buduje siê uk³ady cyfrowe

realizuj¹ce z³o¿one operacje arytmetyczno-logiczne. Przy projektowaniu takich uk³adów istotnym
staje siê zagadnienie

.

• logiczne (funkcje algebry Boole'a -

i dodatkowa - z³o¿ona):

suma logiczna modulo 2

funkcjê prze³¹czaj¹c¹

metody syntezy

bramek logicznych

minimalizacji liczby bramek logicznych

,

Metoda Karnaugh

tablic¹ Karnaugh

metody komputerowe

trzy podstawowe

negacja

logiczna, suma logiczna, iloczyn logiczny

A

B

Y

or

A

neg

Y

A

B

Y

and

A

B

Y

xor

ci¹gi 1-bitowe

ci¹gi 1-bitowe

ci¹gi 1-bitowe

ci¹gi 1-bitowe

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 1

0 1

1 0

0 0 1 1

0 1 0 1

0 0 0 1

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 0

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

4

Podstawy techniki cyfrowej

Stany logiczne i operacje arytmetyczno-logiczne (IV)

Formaty zapisu (notacji) liczb binarnych w oparciu o inne systemy (konwersja
formatu)

Oprócz naturalnego zapisu dwójkowego (przy u¿yciu liczb z zakresu: 0,1) stosuje siê zapisy równowa¿ne
- bardziej zwiêz³e:

(

0,...,7)

Przyk³ad:

(

) - najczêœciej spotykany

ósemkowy

przy u¿yciu liczb z zakresu:

heksadecymalny - przy u¿yciu liczb z zakresu: 0,...,15 oraz zastosowaniu do ich

prezentacji cyfr z zakresu: 0,...,9 oraz liter: A,B,C,D,E,F

Przyk³ad:

47

o057

47

#2F

(zapis dziesi¹tkowy): b00101111 -> b00 101 111 ->

(zapis dziesi¹tkowy): b00101111 -> b0010 1111 ->

szesnastkowy

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

5

Podstawy techniki cyfrowej

Bramki (funktory) logiczne

(I)

Symbole elektryczne i funkcje logiczne realizowane przez
najczêœciej spotykane bramki podano na rys. 2.

Przyk³adowy zapis funkcji jednej lub dwu zmiennych
logicznych A i B:

- funkcja jednej zmiennej (A)

Z punktu

widzenia technicznej realizacji systemu cyfrowego - z³o¿onego
z bramek logicznych - istotne jest, ¿e dowoln¹ funkcjê z³o¿on¹
zrealizowaæ mo¿na w oparciu o 2 typy bramek logicznych:

i

. Z tego powodu bramki logiczne stanowi¹ce

f u n k t o r y

t y c h

w ³ a œ n i e

o p e r a c j i

s ¹

n a j b a r d z i e j

rozpowszechnione i uznano je za podstawowe.

Najczêœciej stosowane w literaturze symbole elementów i uk³adów
logicznych zgodne s¹ norm¹ amerykañsk¹:

.

IEEE Std. 91-1973

NOR

NAND

Rys. 2. Symbole elektryczne podstawowych

bramek logicznych oraz realizowane

przez nie funkcje

Pojedyncze bramki logiczne lub ich niewielkie zespo³y
p r o d u k o w a n e

s ¹

w

f o r m i e

u k ³ a d ó w

s c a l o n y c h

o

m a ³ e j

s k a l i

i n t e g r a c j i

-

S S I

(SSI - ang. Small Scale Integration)

Tablice prawdy

(tablice przejϾ)

A B X

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

6

Podstawy techniki cyfrowej

Bramki (funktory) logiczne

(II)

Przyk³ad

Synteza uk³adu logicznego realizuj¹cego funkcjê prze³¹czaj¹c¹ za pomoc¹ bramek NAND.

Funkcja zadana:

y

1

3

2

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

7

Podstawy techniki cyfrowej

Kombinacyjne bloki funkcjonalne (I)

A. Bloki arytmetyczne

1. Sumator (arytmetyczny) - 4 bitowy

Symbol logiczny uk³adu

Sumatory tego typu mo¿na ³¹czyæ kaskadowo ( -jednostek)
w celu realizacji operacji na liczbach o d³ugoœci

bit.

n

n x 4

Istotnymi staj¹ siê wtedy linie przeniesieñ !

Wejœcie

przeniesienia

Wyjœcie

przeniesienia

(bitu nadmiarowego)

Tablica przejϾ (tablica funkcyjna)

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

8

Podstawy techniki cyfrowej

Kombinacyjne bloki funkcjonalne (II)

Schemat funkcjonalny (logiczny) sumatora

Sumator sk³adowy (1-bitowy)

Blok
generacji
przeniesienia

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

9

Podstawy techniki cyfrowej

Kombinacyjne bloki funkcjonalne (III)

2. 4-bitowa jednostka arytmetyczno-logiczna - ALU (ALU - ang. Arithmetic Logic Unit)

Symbol logiczny uk³adu

Symbol logiczny - uproszczony

Tablica przejϾ (tablica funkcyjna)

Wyjœcie bloku komparatora
cyfrowego dwóch liczb

A

B

F

S

C

n

C

n+4

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

Schemat funkcjonalny (logiczny) jednostki arytmetyczno-logicznej

10

Podstawy techniki cyfrowej

Kombinacyjne bloki funkcjonalne (IV)

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

11

Podstawy techniki cyfrowej

Kombinacyjne bloki funkcjonalne (V)

B. Bloki komutacyjne

1. Dekoder (prosty) kodu dwójkowego na kod "1 z 8"

Symbol logiczny uk³adu

Tablica przejϾ

Schemat logiczny (funkcjonalny)

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

Podstawy techniki cyfrowej

Kombinacyjne bloki funkcjonalne (VI)

2. Multiplekser

Symbol logiczny uk³adu

Przyk³ad demultipleksera 3-bitowego
z wyjœciami komplementarnymi, 3-stanowymi

Tablica przejϾ

Stan "Hi-Z" (ang. high impedance)
traktowaæ mo¿na jako trzeci"stan logiczny",
który, funkcjonalnie, umo¿liwia do³¹czenie
wielu wyjœæ do jednej (wspólnej) linii systemowej

OE

Sterowanie wyjœciem
- stanem "Hi-Z"
(OE - ang. Output Enable)

Y

Y

Y

12

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

Podstawy techniki cyfrowej

Kombinacyjne bloki funkcjonalne (VII)

Multiplekser (c.d.)

Symbol logiczny uk³adu

Na przyk³adzie podwójnego multipleksera 2-bitowego

Tablica przejϾ

13

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

Podstawy techniki cyfrowej

Kombinacyjne bloki funkcjonalne (VIII)

4. Demultiplekser

Schemat logiczny uk³adu

Na przyk³adzie demultipleksera 1-bitowego 4 na 16

14

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

Podstawy techniki cyfrowej

Kombinacyjne bloki funkcjonalne (VIII)

Demultiplekser (c.d.)

Na przyk³adzie demultipleksera 1-bitowego 4 na 16

15

Tablica przejϾ

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

Podstawy techniki cyfrowej

Kombinacyjne bloki funkcjonalne (VIII)

Bloki funkcjonalne - czasowe

4.Kodery

5.Konwertery kodów

6.Inne

- proste
- priorytetowe

- kodu dwójkowego na kod Graya
- kodu dwójkowego na kod wskaŸnika 7- segmentowego (typu LED)
- innego typu

Generatory parzystoœci...

1.Generatory przebiegów

2.Uk³ady z pêtl¹ synchronizacji fazy (PLL)

3.Multiwibratory monostabilne

4.Uk³ady opóŸniaj¹ce (linie opóŸniaj¹ce)

5.Uk³ady specjalne

- o sta³ej czêstotliwoœci sygna³u wyjœciowego (RC, kwarcowe)
- przestrajane (napiêciem)

Zawieraj¹ rozwi¹zania z pogranicza technik cyfrowej i analogowej !

16

Wymienione dot¹d bloki funkcjonalne realizowane s¹ najczêœciej w formie uk³adów
scalonych o œredniej skali integracji MSI (MSI - ang. Medium Scale Integration)

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

Podstawy techniki cyfrowej

Przerzutniki (I)

Przerzutnik - element pamiêciowy lub inaczej - element z pamiêci¹ ostatniego stanu
logicznego.

Rodzaje przerzutników:

przerzutniki statyczne proste (ang. latch)

synchronizowane przerzutniki z³o¿one (ang. flip-flop)

RS

JK

D

17

Realizacja

(z bramek NAND)

Przebiegi

Tablica przejœcia

Symbol logiczny

Tablica przejœcia

Przebiegi

J

C

K

Q

Q

D

C

Q

Q

Symbol logiczny

Tablica przejœcia

Przebiegi

S=R=1 (inaczej:

= =0)

- stan zabroniony

S R

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

Podstawy techniki cyfrowej

Przerzutniki (II)

Przerzutniki synchronizowane (synchroniczne) posiadaj¹ szereg wejœæ i wyjœæ o œciœle okreœlonych
funkcjach i w³aœciwoœciach:

- wejœcia zegarowe ( - ang.

) - o dzia³aniu synchronicznym (dynamicznym),

- wejœcia zerowania (

- ang.

) i ustawiania wyjœcia (

- ang.

) - o dzia³aniu

asynchronicznym (statycznym),

- wejœcia danych ( - ang.

) - dynamiczne, synchronizowane przebiegiem zegarowym C,

- wyjœcia - proste ( ) oraz zanegowane (

).

W uk³adach cyfrowych z³o¿onych z wiêkszej liczby przerzutników sterowanych wspólnym sygna³em
zegarowym wystêpuje zwykle tzw.

, który spowodowaæ mo¿e b³êdne

dzia³anie uk³adu (systemu) !

T

C

CLOCK

R

RESET

S

SET

D

DATA

Q

problem synchronizacji

Q

18

Tablica przejœcia

Przerzutnik typu T dzia³a jak przerzutnik JK,
w którym po³¹czono oba wejœcia: J=K=T !

T

C

Q

Q

Symbol logiczny

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

Podstawy techniki cyfrowej

Przerzutniki (III)

Techniczne (praktyczne) realizacje przerzutników

przerzutnik JK dwutaktowy (ang. Master-Slave - MS)

przerzutnik typu D wyzwalany zboczem (ang. edge-triggered)

Konstrukcja przerzutnika dwutaktowego zapewnia jego niezawodn¹ pracê niezale¿nie od stromoœci (szybkoœci
zmian) sygna³u zegarowego (taktuj¹cego). Ponadto, poniewa¿ wejœcia nie oddzia³ywuj¹ bezpoœrednio na wyjœcia
uk³adu, przerzutnik taki mo¿e realizowaæ specyficzne funkcje.

19

Przebiegi

Przebiegi

Realizacja

Realizacja

M

W = JCQ

Z = KCQ

S

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

Podstawy techniki cyfrowej

Przerzutniki (IV)

20

Przerzutniki T, D oraz JK realizowane na bazie innych przerzutników JK oraz D

Przerzutniki s³u¿¹ do realizacji z³o¿onych bloków funkcjonalnych
w postaci: rejestrów, pamiêci, liczników, uk³adów specjalnych.

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

Podstawy techniki cyfrowej

Sekwencyjne bloki funkcjonalne (I)

21

A. Rejestry

Rejestry s³u¿¹ do przechowywanie informacji. Pe³ni¹ czêsto rolê uk³adów buforuj¹cych -
poœrednicz¹cych w przesy³aniu danych pomiêdzy urz¹dzeniami cyfrowymi o ró¿nych
szybkoœciach pracy.

Istotnym zagadnieniem jest tutaj sposób wprowadzania i wyprowadzania informacji - w zwi¹zku
z tym rejestry dzieli siê na:

- równoleg³e

- szeregowe

W zale¿noœci od tego czy informacjê do rejestru wprowadza siê za pomoc¹ wejœæ
synchronizowanych czy te¿ statycznych, rejestry dziel¹ siê na:

- synchroniczne,

- asynchroniczne.

Kolejnym istotnym czynnikiem ró¿nicuj¹cym rejestry jest ich pojemnoœæ (ew. d³ugoœæ). Jest to
liczba bitów, które mog¹ znajdowaæ siê jednoczeœnie w rejestrze.

Dane wprowadzane i wyprowadzane s¹

równolegle.

Dane mog¹ byæ:
- wprowadzane równolegle, a wyprowadzana szeregowo (inna nazwa: "rejestry równoleg³o -

szeregowe")

- wprowadzane szeregowo, a wyprowadzane równolegle (inna nazwa: "rejestry szeregowo -

równoleg³e").

- wprowadzane oraz wyprowadzane szeregowo.

tylko

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

Podstawy techniki cyfrowej

Sekwencyjne bloki funkcjonalne (II)

22

Przyk³ady

4-bitowy, synchroniczny rejestr równoleg³y zbudowany z przerzutników typu D

4-bitowy, synchroniczny rejestr z wejœciem oraz wyjœciem szeregowym zbudowany
z przerzutników typu D

D

C

Q

Q

D

C

Q

Q

D

C

Q

Q

D

C

Q

Q

D

0

D

1

D

2

D

3

Y

0

C

Y

1

Y

2

Y

3

D

C

Q

Q

D

C

Q

Q

D

C

Q

Q

D

C

Q

Q

D

C

Y

C

t

S

t

L

t

H

t

P

D

Y

t

P

- czas propagacji (ang. propagation time) - min/max

t

S

- czas ustalania (ang. setup time) - min

t

L

- czas trwania impulsu zegarowego (ang. load time) - min

t

H

- czas utrzymywania (ang. hold time) - min

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

Podstawy techniki cyfrowej

Sekwencyjne bloki funkcjonalne (III)

23

B. Liczniki

Pod wzglêdem sposobu dzia³ania rozró¿nia siê liczniki:

Licznik s³u¿y do zliczania impulsów (zmian stanów cyfrowych sygna³u wejœciowego) i
pamiêtania ich liczby. Na ogó³ ma on wyjœcia równoleg³e, na których pojawia siê informacja o
liczbie zliczonych impulsów.

dzielnik czêstotliwoœci

P

okresem licznika

"modulo P"

P <= 2

N

P=2

wejœcia

zeruj¹cego

sygna³ przeniesienia

Odmian¹ licznika jest

posiadaj¹cy z regu³y - w odró¿nieniu od licznika - tylko

jedno wyjœcie.

Ka¿dy licznik ma pewn¹ pojemnoœæ

zwana równie¿

(licznik zlicza impulsy

) przy czym:

, gdzie:

- liczba bitów licznika lub d³ugoœæ licznika (inaczej: liczba

przerzutników, które trzeba u¿yæ to budowy licznika). Jedn¹ z kombinacji kodu wyjœciowego przyjmuje
siê za pocz¹tkow¹ (na ogó³ jest to liczba "b0...0"). Licznik o okrsie

, licz¹cy w naturalnym kodzie

dwójkowym nazywa siê licznikiem dwójkowym (czêsto spotykane s¹ równie¿ liczniki dziesi¹tkowe tzn.
o pojemnoœci: P=10).

Wartoœæ pocz¹tkowa mo¿e byæ czêsto ustawiana za pomoc¹ dedykowanego wejœcia tzw.

(asynchronicznego).

Po podaniu na wejœcie licznika P zmian sygna³u osi¹ga on wartoœæ maksymaln¹ - generowany jest
wtedy tzw.

(przepe³nienia) licznika. Kolejny impuls powoduje zerowanie siê

licznika (osi¹gniêcie wartoœci pocz¹tkowej).

w tym: synchroniczne - z przeniesieniem szeregowym lub równoleg³ym,

N

N

- asynchroniczne (szeregowe) lub synchroniczne (równoleg³e)

- z wpisywaniem równoleg³ym,

- rewersyjne (tzn. licz¹ce w górê lub w dó³) - w zale¿noœci od stanu wejœcia logicznego

steruj¹cego t¹ funkcj¹

- specjalne (np. pseudopierœcieniowe Johnsona).

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

Przyk³ady

3-bitowy licznik asynchroniczny "modulo 8" licz¹cy w górê, z wejœciem zeruj¹cym

Podstawy techniki cyfrowej

Sekwencyjne bloki funkcjonalne (IV)

24

Realizacja

JK

B³êdne stany na wyjœciach dekodera -
tej wady uk³adu nie powoduj¹
liczniki synchroniczne !

Realizacja

D

W

yjœcia

dekodera

"1

z

8

"

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

Uk³ady scalone zawieraj¹ce cyfrowe elementy logiczne wykonane w bipolarnej
technologii

(ang. TTL - Transistor-Transistor Logic) zosta³y wprowadzone na

rynek przez amerykañsk¹ firmê

w roku 1962 - w formie rodziny

typu

. Uk³ady te produkowane s¹ do dnia dzisiejszego - g³ównie w szeregu

zaawansowanych rozwiniêciach technologii TTL oraz jej migracji w kierunku
technologii CMOS oraz mieszanej - Bi-CMOS (rodziny odpowiednio: HC, HCT, LVC,
LVT, ABT, AUG, itd.) .

Pe³ne oznaczenie rodziny 7400 z rozwiniêciami:

(

wersja

temperaturowa - komercyjna lub:

wersja temperaturowa - przemys³owa,

-

wersja temperaturowa - wojskowa), gdzie: XXX - 2- lub 3- cyfrowa liczba.

I

Uk³ady scalone TTL zawieraj¹ g³ównie:

• zespo³y bramek logicznych (skala integracji: SSI),

• pojedyncze przerzutniki oraz ich zespo³y (skala integracji: SSI),

• kombinacyjne oraz sekwencyjne bloki funkcjonalne (skala integracji: MSI).

stotnym prze³omem technicznym i technologicznym w dziedzinie techniki cyfrowej by³o

wprowadzenie na rynek uk³adów TTL z diodami Schottky'ego w postaci rodzin:

,

,

,

, które odznaczaj¹ siê wiêksz¹ szybkoœci¹ dzia³ania i

(lub) mniejszym poborem mocy w stosunku do pierwowzoru.

Parametry uk³adów TTL:

• parametry elektryczne

• parametry cieplne

-

-

-

- statyczne: napiêcie zasilania (+5V), wartoœci poziomów logicznych, obci¹¿alnoœæ wyjœæ, œredni

pobór mocy

- dynamiczne: czas propagacji sygna³u, czasy narastania i opadania przebiegów

zakres temperatur roboczych (otoczenia)

TTL

Texas Instruments

7400

SN 4XXX

SN74LS XXX

SN74S XXX SN74ALS XXX SN74AS XXX

7

7

6

5

Podstawy techniki cyfrowej

Cyfrowe uk³ady scalone TTL (I)

25

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

Podstawy techniki cyfrowej

Cyfrowe uk³ady scalone TTL (II)

26

Migracja technologii DTL w kierunku TTL

Bramka NAND DTL

(DTL - ang. Diode-Transistor Logic)

Bramka NAND TTL

Schemat uproszczony

Przebieg rzeczywistej charakterystyki
przejœciowej bramki logicznej (inwertera TTL)
na tle pola rozrzutu charakterystyk i korytarza
dopuszczalnych poziomów napiêæ na wejœciu
i wyjœciu

Schemat pe³ny

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

Podstawy techniki cyfrowej

Cyfrowe uk³ady scalone TTL (III)

27

Przyk³ady uk³adów cyfrowych TTL

zawieraj¹cych bramki

Przyk³ady uk³adów cyfrowych TTL

zawieraj¹cych przerzutniki

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

Podstawy techniki cyfrowej

Pamiêci pó³przewodnikowe

28

Pamiêæ pó³przewodnikowa s³u¿y do przechowywania danych w postaci cyfrowej (0-1). Zawiera

, przy czym jedna komórka s³u¿y do przechowywania informacji o 1 bicie. Pamiêci

organizowane s¹ w s³owa o d³ugoœci N bitów.

Pamiêæ charakteryzowana jest
g³ównie przez:

- pojemnoœæ (M-s³ów N-bitowych,

co daje: M x N bitów)

- sposób dostêpu:

- parametry elektryczne:

- pamiêæ o dostêpie swobodnym

(zapis/odczyt) -

(SRAM -

ang. Static Random Access
Memory);
pamiêci styczne skonstruowane s¹
na bazie przerzutników
bistabilnych (jeden przerzutnik
odpowiada jednej komórce
pamiêci - zawiera informacjê o
stanie 1 bitu),

- pamiêæ tylko do odczytu -

(ROM- ang. Read Only Memory)

- pamiêæ nieulotne-

reprogramowalne -

- statyczne,
- dynamiczne

SRAM

ROM

PROM,

EPROM, EEPROM, FLASH

komórki pamiêci

o pojemnoœci 128k x 8 (1 Mb)

Schemat logiczny pamiêci SRAM

Linie adresowe

Linie

adresowe

Linie

steruj¹ce

dostêpem

Linie

danych

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

background image

Podstawy techniki cyfrowej

Pamiêci pó³przewodnikowe

(c.d.)

29

CE

A

0-(M-1)

A - Adress Lines
D - Data Lines

CE - Chip Enable

WE - Write Enable

OE - Output Enable

SRAM

D

0-(N-1)

WE

OE

Symbol logiczny pamiêci SRAM

o pojemnoœci

bitów

MxN

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
EAiC materiały wykładowe 3(full permission)
EAiC materiały wykładowe 2(full permission)
EAiC materiały wykładowe 4(full permission)
EAiC materiały wykładowe 3(full permission)
EAiC materiały wykładowe 1B serw(full permission)
EAiC materiały wykładowe 1A serw(full permission)
oddzialywanie promieniowania slonecznego z atmosfera(full permission)
14 materiały wykład I
23 materiały wykład II
Mięśnie grzbietu, Pierwsza pomoc, materiały, wykłady itp, Anatomia
Materiały z wykładu strategie marketingu
Techniki Negocjacji i Mediacji kompletny materiał z wykładów
11 materiały wykład II
25 materiały wykład II
19 materiały wykład I
EiE materiały wykładowe 4 serw decrypted
10 Programowa obsługa sygnałów analogowych materiały wykładowe
13 materiały wykład I
02 materiały wykład II

więcej podobnych podstron